FR3046660A1 - Module d'eclairage de projecteur de vehicule automobile et projecteur associe - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un module d'éclairage (10) de projecteur de véhicule automobile, comprenant : - au moins une première source lumineuse (12) ; - un dispositif (16) de conversion de longueur d'onde d'un rayonnement lumineux émis par ladite première source lumineuse, ledit dispositif de conversion étant apte à générer un flux lumineux à partir dudit rayonnement, - un système optique d'imagerie (18) apte à projeter le flux lumineux généré par ledit dispositif de conversion de longueur d'onde ; et - un ventilateur (20) apte à générer un flux d'air pour un échange thermique avec le dispositif de conversion de longueur d'onde. Le module d'éclairage comporte en outre des moyens (42, 46) de séparation dudit flux lumineux et dudit flux d'air.
Description
Module d’éclairage de projecteur de véhicule automobile et projecteur associé
La présente invention concerne un module d’éclairage de projecteur de véhicule automobile, du type comprenant : au moins une première source lumineuse ; un dispositif de conversion de longueur d’onde d’un rayonnement lumineux émis par ladite première source lumineuse, ledit dispositif de conversion étant apte à générer un flux lumineux à partir dudit rayonnement ; un système optique d’imagerie apte à projeter le flux lumineux généré par ledit dispositif de conversion de longueur d’onde ; et un ventilateur apte à générer un débit d’air.
Il est connu de prévoir, à l’avant d’un véhicule automobile, des projecteurs aptes à former des faisceaux lumineux pour remplir différentes fonctions d’éclairage, par exemple de type « feux de route » ou « feux de croisement ».
Des dispositifs de feux, dits adaptatifs, permettent d’ajuster l’intensité, les dimensions et/ou la direction des faisceaux selon les conditions de circulation, afin de remplir ces différentes fonctions.
Chaque projecteur comporte en général plusieurs modules d’éclairage qui permettent de former un faisceau lumineux du projecteur. Les modules peuvent être allumés ou éteints indépendamment les uns des autres pour faire varier en temps réel les caractéristiques du faisceau.
On entend par module d’éclairage un ensemble contenant au moins une source lumineuse et un système optique de projection ou de réflexion.
Des modules d’éclairage, tels que décrits dans le document EP2690352 au nom de la Demanderesse, comprennent notamment des dispositifs lumineux comportant des sources lumineuses de type diodes laser, émettant en lumière bleue, ainsi qu’un dispositif apte à convertir le rayonnement laser en un faisceau de lumière blanche, générant ainsi un flux lumineux. Un tel dispositif de conversion est par exemple constitué d’éléments de luminophore.
Les sources lumineuses et le dispositif de conversion générant une chaleur importante en fonctionnement, il est nécessaire de les refroidir. Il est notamment connu d’équiper les modules d’éclairage de ventilateurs qui génèrent un flux d’air apte à refroidir par convection les éléments chauffants.
Par ailleurs, la qualité du faisceau d’éclairage dépend des dispositifs lumineux et notamment de réflecteurs envoyant le rayonnement laser vers le dispositif de conversion. L’efficacité des réflecteurs est particulièrement influencée par leur environnement, notamment par les conditions de pression et de température.
La présente invention a pour but de proposer une amélioration des modules d’éclairage existants. A cet effet, la présente invention se rapporte à un module d’éclairage du type précité, comporte des moyens de séparation du flux lumineux et du flux d’air.
Suivant d’autres aspects avantageux de l’invention, le module d’éclairage comporte l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles : - le module d’éclairage comporte une platine à laquelle sont assemblés l’au moins une première source lumineuse, le dispositif de conversion de longueur d’onde et le système optique d’imagerie, de sorte à définir, pour le flux lumineux entre ledit dispositif de conversion et ledit système optique d’imagerie, un compartiment isolé du flux d’air du ventilateur ; - le module d’éclairage comporte en outre au moins une deuxième source lumineuse, le dispositif de conversion étant apte à recevoir la lumière émise par ladite deuxième source lumineuse, ladite deuxième source lumineuse étant assemblée à la platine de sorte à partiellement définir le compartiment du flux lumineux, isolé du flux d’air ; - le module d’éclairage comporte en outre des moyens d’échange thermique entre la ou les source(s) lumineuse(s) et un ou des fluide(s) ; - au moins la première source lumineuse est au contact d’un radiateur apte à échanger de la chaleur avec l’air ; - le flux d’air généré par le ventilateur est apte à échanger de la chaleur avec au moins la première source lumineuse ; - au moins la première source lumineuse est une source lumineuse à semi-conducteurs, de préférence une diode laser, émettant un rayonnement dont la longueur d’onde est préférentiellement comprise entre 400 nm et 500 nm. - le dispositif de conversion de longueur d’onde comporte une plaque réfléchissante au rayonnement laser et une couche de luminophore recouvrant ladite plaque ; - le module d’éclairage comporte en outre au moins un dispositif réflecteur apte à dévier le rayonnement lumineux émis par au moins la première source lumineuse et à renvoyer ledit rayonnement lumineux sur le dispositif de conversion de longueur d’onde. L’invention se rapporte en outre à un projecteur de véhicule automobile, comprenant au moins un module d’éclairage tel que décrit ci-dessus. L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif et faite en se référant aux dessins sur lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe d’un module d’éclairage selon un mode de réalisation de l’invention ; la figure 2 est une vue en perspective éclatée d’éléments du module d’éclairage de la figure 1 ; et - la figure 3 est une vue en perspective d’un élément du module d’éclairage de la figure 1.
La figure 1 représente en coupe un module d’éclairage 10 selon un premier mode de réalisation de l’invention.
Le module d’éclairage 10 est destiné à être incorporé dans un projecteur de véhicule automobile, ledit projecteur comprenant éventuellement un ou plusieurs autres modules d’éclairage.
Le module d’éclairage 10 comporte un premier 12 et un second 14 dispositifs lumineux, un dispositif 16 de conversion de longueur d’onde et un système optique 18 d’imagerie.
Le module 10 comporte en outre un ventilateur 20, apte à générer un débit d’air.
Le module 10 comporte en outre un support 22 auquel sont fixés les premier 12 et second 14 dispositifs lumineux, le dispositif de conversion 16, le système optique 18 et le ventilateur 20.
On considère une base orthonormée (X, Y, Z) représentée aux figures 1, 2 et 3. Les axes horizontaux X et Y sont respectivement parallèle et perpendiculaire à un axe optique 23 du système optique 18 ; l’axe Z est vertical.
Dans l’exemple de la figure 1, les premier 12 et second 14 dispositifs lumineux sont sensiblement identiques et correspondent à la même description ci-dessous.
Le dispositif lumineux 12, 14 comporte une source lumineuse 24 disposée selon un axe d’émission sensiblement parallèle à X. Préférentiellement, la source lumineuse 24 est une source lumineuse à semi-conducteurs, plus préférentiellement une diode laser. Dans l’exemple de la figure 1, la source lumineuse 24 de chacun des dispositifs lumineux 12, 14 est une diode laser.
La diode laser 24 émet par exemple un faisceau visible dont la longueur d’onde est comprise entre 400 nm et 500 nm, de préférence comprise entre 440 nm et 470 nm.
Le dispositif lumineux 12, 14 comporte en outre un dispositif optique 25 apte à concentrer le faisceau émis par la diode laser 24.
Le dispositif lumineux 12, 14 comporte en outre un réflecteur 26 apte à envoyer vers le dispositif de conversion 16 un rayon lumineux émis par la diode laser 24 et concentré par le dispositif optique. De préférence, le réflecteur 26 est mobile selon une ou deux directions, de sorte à former un système de balayage. Dans l’exemple de la figure 1, le réflecteur 26 est formé de plusieurs miroirs mobiles de manière indépendante. Le déplacement des miroirs du réflecteur est notamment contrôlé par une carte électronique 28.
Le dispositif lumineux 12, 14 comporte en outre : une enveloppe 30, renfermant la diode 24, le dispositif optique 25 et le réflecteur 26 ; et un échangeur de chaleur 32, assemblé à la diode 24. L’échangeur de chaleur 32 est préférentiellement un radiateur à ailettes réalisé dans un matériau à bonne conductivité thermique tel que l’aluminium. L’enveloppe 30 comporte un orifice latéral 34 permettant la sortie du rayon lumineux émis par la diode 24 et dévié par le réflecteur 26, vers le dispositif 16 de conversion de longueur d’onde.
Le dispositif 16 de conversion de longueur d’onde est par exemple formé d’une plaque 36 d’un substrat réfléchissant pour le rayonnement laser, sur lequel est déposée une couche continue et homogène 38 de luminophore. La plaque 36 est par exemple réalisée en aluminium.
La couche 38 de luminophore est disposée dans un plan (Y, Z). Les premier 12 et second 14 dispositifs lumineux sont respectivement disposés au-dessus et au-dessous, selon Z, de ladite couche 38.
Le plan (Y, Z) de la couche 38 est proche d’un plan focal du système optique 18. Ledit système optique 18 comprend par exemple une ou plusieurs lentilles 40 alignées selon l’axe optique 23 et logées dans un support annulaire 41.
Dans l’exemple de la figure 1, le support 22 du module d’éclairage 10 comporte deux éléments distincts, plus précisément une platine 42 et un boîtier 44. La platine 42, le boîtier 44 et le dispositif 16 de conversion de longueur d’onde sont représentés en perspective éclatée à la figure 2. La platine 42 est représentée seule en perspective à la figure 3.
La platine 42 et le boîtier 44 sont assemblés l’un à l’autre, par exemple par vissage. La plaque 36 du dispositif de conversion 16 est maintenue entre la platine 42 et le boîtier 44 selon l’axe 23, la couche 38 de luminophore étant orientée vers la platine 42.
La platine 42 a une forme sensiblement parallélépipédique avec des parois respectivement disposées selon des plans (X, Y), (X, Z) et (Y, Z). Lesdites parois définissent un compartiment interne 46.
La platine 42 comporte notamment une ouverture avant 48 et une ouverture arrière 50, respectivement ménagées dans chacune des deux parois disposées selon (Y, Z). La platine 42 est assemblée au système optique 18 de sorte que le support annulaire 41 obture l’ouverture avant 48. La platine 42 est en outre assemblée à la plaque 36 du dispositif 16 de conversion de longueur d’onde, de sorte que ladite plaque 36 obture l’ouverture arrière 50.
La platine 42 comporte également une ouverture supérieure 52 et une ouverture inférieure 54, respectivement ménagées dans chacune des deux parois disposées selon (X, Y). La platine 42 est assemblée à chacun des premier 12 et second 14 dispositifs lumineux, de sorte à obturer respectivement l’ouverture supérieure 52 et l’ouverture inférieure 54. Chacune des ouvertures supérieure 52 et inférieure 54 est disposée en vis-à-vis de l’orifice latéral 34 de l’enveloppe 30 du dispositif lumineux 12, 14.
Les parois de la platine 42 disposées selon (X, Z) sont dépourvues d’ouverture. Ainsi, le compartiment interne 46 est totalement fermé par l’assemblage de la platine avec les dispositifs lumineux 12, 14, le dispositif de conversion 16 et le système optique 18.
Le boîtier 44 a également une forme sensiblement parallélépipédique. Le boîtier 44 comporte notamment un fond 60, disposé selon (Y, Z), et des parois externes latérales respectivement disposées selon (X, Y) et (X, Z).
Par ailleurs, le boîtier 44 comporte deux parois internes 62, 64, disposées de part et d’autre d’un plan de symétrie (X, Y) dudit boîtier, ledit plan de symétrie passant par l’axe optique 23. Les parois internes 62, 64 s’appuient sur les parois externes latérales disposées selon (X, Z) du boîtier 44.
Les parois internes 62, 64 divisent l’intérieur du boîtier 44 en trois conduits distincts 66, 68 et 70, isolés les uns des autres et contigus selon Z. En particulier, le boîtier 44 comporte un conduit central 68 et deux conduits latéraux 66 et 70.
Le fond 60 du boîtier 44 comporte trois ouvertures 72, contiguës selon Z. Chacune desdites ouvertures forme une entrée d’un conduit 66, 68 et 70. Le ventilateur 20 est assemblé au fond 60 de sorte à recouvrir les ouvertures 72. Ainsi, un débit d’air généré par le ventilateur 20 est réparti entre les trois conduits distincts 66, 68 et 70.
Le radiateur 32 de chacun des dispositifs lumineux 12, 14 est disposé à l’intérieur du boîtier 44, dans l’un des deux conduits latéraux 66 et 70. Ainsi, un flux d’air traversant chaque conduit latéral est apte à refroidir une diode 24 par l’intermédiaire du radiateur 32 correspondant.
La plaque 36 du dispositif 16 de conversion de longueur d’onde est disposée en sortie du conduit central 68, au contact des bords des parois internes 62, 64, opposés à l’ouverture 72. De préférence, le boîtier 44 comporte des trous 74 à proximité de ladite plaque 36, formant une sortie d’air du conduit central 68.
Ainsi, un flux d’air traversant ledit conduit central 68 est apte à refroidir la plaque 36.
Un procédé de fonctionnement du module d’éclairage 10 va maintenant être décrit. Lorsque chacune des diodes 24 est alimentée en électricité, elle émet un rayonnement laser qui est concentré par le dispositif optique 25 et envoyé vers le réflecteur 26, à l’intérieur de l’enveloppe 30.
Ledit réflecteur 26 envoie ensuite ledit rayonnement vers l’extérieur de l’enveloppe 30, en direction du dispositif de conversion 16. Le rayonnement laser traverse ainsi l’orifice latéral 34 de l’enveloppe 30 et l’ouverture supérieure 52 ou inférieure 54 de la platine 42, pour entrer dans le compartiment interne 46, jusqu’à atteindre la couche 38 de luminophore. Le réflecteur 26 formant un système de balayage, plusieurs points de la couche 38 reçoivent successivement le rayonnement laser de la diode 24.
De manière connue, chaque point de la couche 38, recevant le rayonnement laser « bleu » monochromatique et cohérent, réémet une lumière considérée comme « blanche », c’est-à-dire comportant une pluralité de longueurs d’onde comprise entre 400 nm et 800 nm environ.
Le système optique 18 d’imagerie forme alors à l’infini une image des points lumineux de la couche 38 de luminophore, sous forme d’un faisceau lumineux apte à éclairer la route à l’avant d’un véhicule.
Le procédé de conversion de longueur d’onde provoque un échauffement de la plaque 36 du dispositif de conversion 16. Par ailleurs, la chaleur diffusée par chaque diode 24 est dissipée dans le radiateur 32 correspondant.
Le ventilateur 20 génère un débit d’air réparti en trois flux distincts dans chacun des conduits 66, 68 et 70. Chacun desdits flux d’air refroidit la plaque 36 ou l’un des radiateurs 32, évitant une surchauffe du module 10.
Le compartiment interne 46 de la platine 42 étant isolé des flux d’air des conduits 66, 68 et 70, les flux lumineux générés par les dispositifs lumineux 12, 14 et le dispositif de conversion 16 sont isolés desdits flux d’air.
En particulier, le mouvement des réflecteurs 26 pourrait être perturbé par lesdits flux d’air, turbulents et à la température inhomogène, ce qui nuirait à la stabilité du faisceau.
Ainsi, grâce à la présence du compartiment interne 46, le module 10 ne présente aucun risque de perturbation des flux lumineux par les flux d’air destinés à la ventilation du module.
Claims (10)
- REVENDICATIONS1, - Module d’éclairage (10) de projecteur de véhicule automobile, comprenant : - au moins une première source lumineuse (12) ; - un dispositif (16) de conversion de longueur d’onde d’un rayonnement lumineux émis par ladite première source lumineuse, ledit dispositif de conversion étant apte à générer un flux lumineux à partir dudit rayonnement, - un système optique d’imagerie (18) apte à projeter le flux lumineux généré par ledit dispositif de conversion de longueur d’onde ; et - un ventilateur (20) apte à générer un flux d’air pour un échange thermique avec le dispositif de conversion de longueur d’onde ; le module d’éclairage étant caractérisé en ce qu’il comporte des moyens (42) de séparation dudit flux lumineux et dudit flux d’air.
- 2, - Module d’éclairage selon la revendication 1, comportant une platine (42) à laquelle sont assemblés l’au moins une première source lumineuse (12, 24), le dispositif de conversion de longueur d’onde (16, 36) et le système optique d’imagerie (18, 41), de sorte à définir, pour le flux lumineux entre ledit dispositif de conversion et ledit système optique d’imagerie, un compartiment (46) isolé du flux d’air du ventilateur.
- 3, - Module d’éclairage selon la revendication 2, comportant en outre au moins une deuxième source lumineuse (14), le dispositif de conversion étant apte à recevoir la lumière émise par ladite deuxième source lumineuse, ladite deuxième source lumineuse étant assemblée à la platine de sorte à partiellement définir le compartiment (46) du flux lumineux, isolé du flux d’air.
- 4, - Module d’éclairage selon l’une des revendications précédentes, comprenant en outre des moyens (32) d’échange thermique entre la ou les source(s) lumineuse(s) et un ou des fluide(s).
- 5, - Module d’éclairage selon l’une des revendications précédentes, dans lequel au moins la première source lumineuse (12, 14) est au contact d’un radiateur (32) apte à échanger de la chaleur avec l’air.
- 6, - Module d’éclairage selon la revendication 4 ou la revendication 5, dans lequel le flux d’air généré par le ventilateur (20) est apte à échanger de la chaleur avec au moins la première source lumineuse.
- 7, - Module d’éclairage selon l’une des revendications précédentes, dans lequel au moins la première source lumineuse (12, 22) est une source lumineuse à semi-conducteurs, de préférence une diode laser, émettant un rayonnement dont la longueur d’onde est préférentiellement comprise entre 400 nm et 500 nm.
- 8, - Module d’éclairage selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le dispositif de conversion de longueur d’onde (16) comporte une plaque (36) réfléchissante au rayonnement laser et une couche de luminophore (38) recouvrant ladite plaque.
- 9, - Module d’éclairage selon l’une des revendications précédentes, comprenant en outre au moins un dispositif réflecteur (26) apte à dévier le rayonnement lumineux émis par au moins la première source lumineuse et à renvoyer ledit rayonnement lumineux sur le dispositif de conversion de longueur d’onde.
- 10, - Projecteur de véhicule automobile, comprenant au moins un module d’éclairage (10) selon l’une des revendications précédentes.
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